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马铃薯交联淀粉醋酸酯的制备工艺及特性

发布日期:2015-06-22 22:13:38
马铃薯交联淀粉醋酸酯的制备工艺及特性
淀粉不仅是人类食物的主要成分,也是食品工业、 发酵工业、轻工业的重要原料。随着科学技术的进步,各 类产品的加工工艺不断改进,许多需要以淀粉为原料的 新产品对淀粉性质要求也越来越严格,原淀粉己不能适 应某些加工要求,需要对原淀粉进行变性处理[1]。
通过物理、化学或酶手段来改变天然淀粉的性质, 可以制得变性淀粉。其中若用多功能试剂处理引起淀粉 分子之间桥连,或分子之间形成交联,则制得变性淀粉 中的交联淀粉[2]。交联淀粉醋酸酯是淀粉醋酸酯在碱性 条件下,与交联剂发生交联而形成的一种变性淀粉,其 特点是稳定性好、抗老化、冷冻稳定性和抗相分离性高, 具有比原淀粉更为优良的性质。
目前,交联淀粉的应用比较广泛。在食品工业中可 应用于酸性饮料、罐头食品、果冻布丁等;在石油工业 中,可作为钻井的泥浆粘稠剂;另外,也可作为印刷油 墨、煤饼和木炭饼的粘合剂等[3]。
关于普通玉米以及糯玉米交联淀粉制备及特性的 研究己有报道[4-6],陈刚[]对食用玉米醋酸酯淀粉的特 性进行了研究。中国马铃薯淀粉产量很大,而马铃薯淀 粉主要是用于生产变性淀粉,且其用途很广泛。目前开 发生产的马铃薯变性淀粉种类较多,如氧化淀粉、淀粉 醋酸酯、阳离子淀粉、交联淀粉等[],马铃薯交联淀粉醋 酸酯是一种新型的变性淀粉,在食品中有着广泛的用 途,但目前国内外关于马铃薯交联淀粉醋酸酯的制备及 性质研究还鲜见报道。本试验的目的是,以马铃薯淀粉 为原料进行交联淀粉醋酸酯的研制并对其特性进行测 定,为马铃薯交联淀粉醋酸酯的应用提供理论依据,同 时也为马铃薯淀粉的充分开发利用提供新的途径。
HH-S恒温水浴锅:江苏省金坛市医疗仪器厂;磁 力搅拌机:南京实验仪器厂;远红外烘箱:广州冶金机械 厂;800型低速离心沉淀机:常州市国华仪器厂;分析天 平:上海天平仪器厂;HC • TP11B-5架盘药物天平:北 京医用天平厂;NDJ-8S数显黏度计:上海天平仪器厂。
1.2试验方法 1.2.1淀粉醋酸酯的制备
准确称取1200 g马铃薯淀粉,溶于1800 mL蒸馏水 中,配成40%的淀粉乳。将淀粉乳置于35E左右的水浴 锅中,用3F的NaOH溶液调节溶液pH值至9,然后缓慢 加入70 mL乙酸酐和碱液,使溶液pH值保持在8?9。于 35E恒温保持1 h后,用乙酸调节溶液pH值至6. 5,静 置分离,用蒸馏水反复冲洗至溶液为中性。然后经过脱 水、干燥,即得马铃薯淀粉醋酸酯。
1.2.2交联淀粉醋酸酯的制备
以马铃薯淀粉醋酸为原料,用三偏磷酸纳与交联剂 用NaOH调节pH值,在一定的温度、时间下制取得马铃 薯交联淀粉酯酸脂。在制备过程中,以沉降积为试验指 标,确定反应温度、反应时间、反应pH值(NaOH用量) 以及交联剂(三偏磷酸钠)用量等4个因素的最佳组合。
沉降积测定方法:配制1%(干基)的淀粉乳100 mL,在沸水浴中搅拌20 min,冷却至室温,移入100 mL 带塞量筒内,加水调至100mL并混匀,静置24 h,记录 沉降部分所占体积。体积越大,说明交联度越高,从而得 出不同淀粉的交联度的高低。
1.2.3交联淀粉醋酸酯的特性测定
1)热稳定性分别称取马铃薯原淀粉和交联淀粉 醋酸酯各两份,每份各15 g,分别溶于485 mL蒸馏水 中,配成3%的淀粉乳液。用NaOH溶液调节乳液pH值 为6,然后在水浴中加热至9 5E。其中一份保持9 5E温度 搅拌3 0 m i n,另一份不搅拌。分别放到冷水浴中冷却至室温(22#)。用NDJ-8S型数显黏度计分别测其黏度。
2)高速搅拌稳定性分别称取马铃薯原淀粉和交 联淀粉醋酸酯各15 g,分别溶于485 mL蒸馏水中,配成 3 4的淀粉乳液。将乳液放到9 5 #水浴锅中加热,不断用 玻璃棒进行搅拌。待完全糊化后,放到冷水浴中冷却至 室温(22#)。用NDJ-8S数显黏度计测其黏度,然后再 用磁力搅拌机以200 r/min的转速分别搅拌原淀粉糊液 和交联淀粉醋酸酯的糊液,再用NDJ-8S型数显黏度计 测其黏度。
3)抗酸性分别称取马铃薯原淀粉和交联淀粉醋 酸酯各15 g,分别溶于485 mL蒸馏水中,配成34的淀 粉乳液。将乳液放到9 5 #水浴中加热至完全糊化,然后 将糊液放到冷水浴中冷却至室温(22#)。用NDJ-8S型 数显黏度计测其黏度,然后加醋酸调节冷糊液P H值至 3,并用玻璃棒搅拌,5 min后,再分别测其黏度。
1)抗冻性分别称取马铃薯原淀粉、淀粉醋酸酯 和交联淀粉醋酸酯各9 .分别溶于291 mL蒸馏水中, 配成34的淀粉乳液。将乳液放到95#水浴中加热,不断 搅拌至完全糊化。将糊液放到冷水浴中冷却至室温 (2 2 # ),然后放到冰箱冷藏室内预冷1h,之后移至冰箱 冷冻室冷冻过夜后,取出室温解冻,观察各种解冻情况, 判定其糊液稳定性。
2结果与讨论
2.1马铃薯交联淀粉醋酸酯制备的最佳工艺条件
取三水平设计L9(34)正交试验。根据正交试验计算 极差(R)的大小,可以确定在设定的水平范围内,各因 素对试验指标的影响程度,并得到最佳工艺。试验因素 水准表见表1。
从表3极差(R)的计算结果可以看出,在设定的水 平范围内,各因素对试验指标影响的重要性依次为温 度、时间、pH值、交联剂用量。根据K值变化,可以将交 联淀粉醋酸酯最佳工艺条件确定为A2D3B3C2。即较优 水平组合为35#、时间2 h>H值11、交联剂用量24。 2.2马铃薯交联淀粉醋酸酯糊液黏度的稳定性
许多食品中加入淀粉,主要是利用其受热糊化后产 生的黏度使产品具有要求的组织结构和性质。随着食品 科技的发展,食品加工的工艺条件有很多发生了改变, 如采用高温加热、强烈搅拌和高酸性等处理过程,常常 使淀粉的黏度降低和造成胶体的破坏,从而在不同程度 上影响生产出食品的质量,但是通过将淀粉进行交联则 可有效地避免上述问题。
2.2.1热稳定性
从表4可以看出,在高温加热及搅拌的情况下,通 常会使原淀粉糊液的黏度降低(下降幅度为0. 263 Pa • s和造成胶体破坏,但马铃薯交联淀粉醋酸酯糊液 的黏度却能保持较稳定状态,从试验数据上看,其黏度 略有升高(上升幅度为0. 002 Pa • s),这与蔡宗源等[9] 利用木薯淀粉制备的交联淀粉测定的结果是一致的。主 要原因是天然淀粉在热水中加热时,氢键被削弱,继续 加热时维持颗粒在一起的氢键遭到破坏,使已膨化的颗 粒崩溃、分裂,且黏度下降。交联淀粉醋酸酯颗粒随氢键 变弱而膨化,但颗粒破裂后,化学键的交联可提供充分 的颗粒完整性,使己膨化的颗粒保持完整,并使粘度下 降的幅度降低到最小。
对于原马铃薯淀粉糊液和马铃薯交联淀粉醋酸酯 糊液,加酸和未加酸时的黏度数值差可反映出其抗酸性 的大小,黏度差值越大抗酸性越差,反之,则越强。
从表6可以看出,天然马铃薯淀粉糊液对酸比较敏 感,即酸会加速淀粉颗粒破裂,引起黏度显著下降,黏度 差值为1. 179 Pa • s而交联淀粉醋酸酯糊液由于交联 键的作用,克服了其对酸的敏感性,黏度较稳定,其黏度 差值仅为0. 249 Pa • s,两者差值为0. 93。这为马铃薯交 联淀粉醋酸酯在酸性食品中的应用提供了可靠的理论依据。
经过冰冻的原马铃薯淀粉糊液解冻后,得到粗糙的 纤维状结构而且分离出一部分水(即渣水分离),而马铃 薯交联淀粉醋酸酯和淀粉醋酸酯的糊液解冻后均不易 分层,其中以交联淀粉醋酸酯的效果更好些,仍能保持 较好的黏度,这说明交联淀粉醋酸酯进一步提高了淀粉 糊液的稳定性。
结论
1)各反应因素对马铃薯交联淀粉醋酸酯制备的影 响主次顺序为:温度、时间、pH值、交联剂;其最佳工艺 条件为:温度35(,PH值11,反应时间2 ,交联剂用量2%。
2)马铃薯交联淀粉醋酸酯糊液黏度的稳定性:化 学键的交联作用可提供充分的颗粒完整性,并使黏度损 失降低到最小;搅拌产生的剪切力,能够使原马铃薯淀 粉糊液的黏度降低,而对马铃薯交联淀粉醋酸酯糊液的 黏度降低较少;马铃薯交联淀粉醋酸酯糊液具有较高的 抗酸性。
3)马铃薯交联淀粉醋酸酯与原马铃薯淀粉相比具 有较高的抗老化性和冷冻稳定性。
 
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